ガラクトマンナン多糖を用いた環境適合型高吸水性ヒドロゲルの調製と熱的性質

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マメ科植物の種子から抽出される多糖であるガラクトマンナンは、安価で、高粘度であることから、工業的に生産されている。ガラクトマンナン多糖はマンノース主鎖にガラクトース側鎖を有する化学構造をしているが、側鎖の頻度の異なるグアーガム、タラガム、ローカストビーンガムなどがあり、これらはゲル化、液晶化などの高次構造変化がみられる。本研究では、側鎖の頻度の異なるガラクトマンナン多糖を用いてヒドロゲルの調製方法を検討した。示差走査熱量分析および落球法により、得られたゲルの熱的性質を明らかにすることを目的とした。各種ガラクトマンナン多糖を用いてヒドロゲルが調製可能か検討したところ、凍結-解凍を繰返すことにより、ローカストビーンガムはヒドロゲルを形成することが明らかとなった。ガラクトース側鎖の頻度の高いグアーガム、タラガムなどはゲルを形成しなかった。この結果から側鎖の頻度がゲル形成に寄与することが明らかとなった。ローカストビーンガムを用いて、冷却速度を変えて凍結させ、ゲル化させたところ、冷却速度により異なるジャンクションゾーンを形成することが分かった。示差走査熱量分析(DSC)でゲル中の氷の構造を検討したところ、冷却速度により束縛水量が異なり、ゲル中の氷の構造が異なる結果が得られた。凍結-解凍法により調製したローカストビーンガムヒドロゲルのゲル-ゾル転移を検討したところ、ローカストビーンガムヒドロゲルはゾル化せず、熱不可逆性ゲルであることが分かった。この結果から熱的に安定な構造を形成していることが示唆される。ガラクトマンナンとκ-カラギーナンを混合してヒドロゲルを調製すると、熱可逆性のゲルが得られた。混合するガラクトマンナンの側鎖の頻度によりゲル-ゾル転移温度が異なることが分かった。